CN112702928A - 用于气溶胶生成装置的液体供应系统 - Google Patents

Abstract

一种用于与气溶胶生成装置一起使用的液体供应系统，液体供应系统包括液体保持材料(136)、从液体保持材料延伸的液体流动通道，以及设置在液体流动通道中的屏障(125)，屏障具有60℃至120℃之间的阈值温度，其中屏障在其阈值温度以下不可渗透液体，并且在阈值温度以上变为可逆地可渗透液体。

Description

用于气溶胶生成装置的液体供应系统

技术领域

本发明涉及一种电加热式气溶胶生成系统以及相关联的装置、制品和方法。具体而言，本发明涉及用于存储用于此类气溶胶生成系统的液体气溶胶形成基质的系统和方法。本公开进一步涉及用于防止液体气溶胶形成基质从此类系统和从此类系统的部件泄漏的屏障材料。

背景技术

一种类型的气溶胶生成系统是具有口端和远端的电操作伸长手持式气溶胶生成系统。已知的手持式电操作气溶胶生成系统可以包括：包括电池和控制电子器件的装置部分、包括气溶胶形成基质供应源的筒部分，以及电操作蒸发器。包括气溶胶形成基质的供应源和蒸发器两者的筒有时称为“烟弹”。蒸发器可以包括缠绕于浸泡在液体气溶胶形成基质中的细长芯周围的加热器线的线圈。然而，一些蒸发器包括形成为基本上平面的形状并放置在传输材料(例如，芯)表面的顶部的加热器网格。浸泡在气溶胶形成基质中的毛细管材料将液体供应到芯。当用户在系统的口端上抽吸时，空气抽吸到蒸发器中，加热器开启并汽化气溶胶形成基质的一部分。系统口端处的烟嘴开口允许用户吸入生成的气溶胶。

气溶胶生成系统的液体气溶胶形成基质可以设置在液体供应系统(例如，筒)中，该液体供应系统包括用于存储液体气溶胶形成基质的高保持材料(HRM)。当使用系统时，液体基质可以从高保持材料转移到传输材料(TM)，其中气溶胶形成基质材料可以加热和汽化。然而，在存储期间，期望液体基质不会提前转移到传输材料并且从筒中泄漏。

发明内容

将期望抑制从筒中提早泄漏气溶胶形成基质。将进一步期望的是，当气溶胶生成系统正在使用时，便于允许将液体气溶胶形成基质转移到加热元件并进入气流通路。

在本发明的各个方面中，提供一种具有口端和远端的气溶胶生成系统。系统可包括用于容纳气溶胶形成基质的液体存储部分。系统可进一步包括设置于液体存储部分上方的罩，以及罩与液体存储部分之间的一个或多个气流通路或通道。系统可包括构造成加热液体气溶胶形成基质的加热元件。

系统可以包括气溶胶生成装置或基础单元，其构造成接受包含在高保持材料中的气溶胶形成基质的筒。系统还可以包括构造成在使用气溶胶生成系统时将气溶胶形成基质递送到加热元件的传输材料。

筒可以包括阻挡液体基质过早转移到气流通路中的屏障层。筒可包括具有上游端和下游端的液体流动通道。液体流动通道可从存储液体的上游端(例如，从液体存储部分或高保持材料)延伸到气流通路处的下游端。屏障层可以设置在沿液体流动通道的各种位置，使得屏障位于存储的液体基质与气流通路之间。例如，屏障层可设置在加热元件上(加热元件与气流通路之间)，在传输材料与加热元件之间，在高保持材料与传输材料之间，在高保持材料和加热元件之间，或在液体存储部分与高保持材料之间。屏障可以防止液体基质从高保持材料或从液体存储部分转移到传输材料、加热元件或气流通路。屏障层在阈值温度以下不可渗透到液体，并且在阈值温度或高于阈值温度(如可在使用系统期间可以实现的温度)变为液体可逆渗透的，从而允许液体沿液体流动通道转移。根据本发明的一些方面，屏障层可以是不可渗透的薄膜或疏水涂层。

在一个实施例中，屏障层设置在加热器下游。在一个实施例中，屏障层设置在加热器的上游，如在加热器与传输材料之间，或者在加热器与高保持材料之间。在一个实施例中，屏障层设置在传输材料的上游，如在传输材料和高保持材料之间。在一个实施例中，屏障层设置在高保持材料的上游，如在高保持材料和液体存储部分之间。在一些实施例中，筒包括多个屏障层，并且屏障层可以设置在上述位置的任何组合处。

本申请的系统可以在存储期间减少或防止液体气溶胶形成基质泄漏。系统便于使用，因为在使用前不需要手动移除或剥离屏障层。例如，使用系统时，系统允许在正常使用装置期间进行液体转移。

本发明此外提供在无需燃烧基质的情况下使用电能来加热基质以形成可以由用户吸入的气溶胶的气溶胶生成系统和装置。优选的是，所述系统足够紧凑以被视为手持式系统。本发明的系统的一些实例可以递送含尼古丁的气溶胶供用户吸入。

术语“气溶胶生成”制品、装置或系统是指能够从气溶胶形成基质释放出挥发性化合物以形成可由用户吸入的气溶胶的制品、装置或系统。术语“气溶胶形成基质”是指能够在加热时释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质。液体气溶胶形成基质是在例如约15℃至约30℃的环境温度下为液体的基质。液体气溶胶形成基质被认为包括液体溶液、悬浮液、分散体等。

任何合适的气溶胶形成基质可以与所述系统一起使用。合适的气溶胶形成基质可以包含植物基材料。例如，气溶胶形成基质可以包括烟草或含有挥发性烟草香精化合物的含烟草材料，这些挥发性烟草香精化合物在加热时从气溶胶形成基质释放。附加地或备选地，气溶胶形成基质可以包括不含烟草的材料。气溶胶形成基质可以包括均质化植物基材料。气溶胶形成基质可以包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂的实例包括：多元醇，如三甘醇、1,3-丁二醇、丙二醇和甘油；多元醇的酯，如甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯或甘油三乙酸酯；及一元、二元或多元羧酸的脂族酯，如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。气溶胶形成基质可包含其他添加剂和成分如香料。优选地，气溶胶形成基质包含尼古丁。优选地，气溶胶形成基质为液体气溶胶形成基质。在一些实施例中，气溶胶形成基质包含甘油、丙二醇、水、尼古丁和任选地一种或多种香料。

根据本公开的方面，气溶胶形成基质可存储在系统的液体存储部分和/或筒中。液体存储部分可以是可消耗部分(例如，筒)的一部分，当液体存储部分中的气溶胶生成基质的供应减少或耗尽时用户可将其替换。例如，用过的液体存储部分可用填充了适当量的气溶胶形成基质的另一液体存储部分替换。筒还可以没有气溶胶形成基质，且用户可以通过筒上提供的液体端口向筒(例如，液体存储部分或高保持材料)填充期望的基质。在一些实施例中，液体存储部分不可由用户再填充。

根据一些方面，筒不包括液体存储隔室。相反，气溶胶形成基质可存储在高保持材料中。在不包括液体存储隔室的实施例中，液体气溶胶形成基质的量和因此可得自装置的抽吸次数可能小于来自包括液体存储隔室的装置的。

本公开的方面涉及液体存储单元和系统。液体存储单元可以是包括液体存储部分和加热元件两者的筒的液体存储部分。备选地，液体存储单元可以可移除地连接到具有加热元件的单独模块。此类液体存储单元可称为“囊”。虽然本公开中描述的液体存储单元可以大体称为筒(液体供应系统)，但本发明的方面是同等适用的囊(液体存储单元)。

优选地，系统包括可以可释放地连接到基础单元的筒。如本文中所使用，“可以可释放地连接”意味着可以可释放地连接的部件可彼此连接和彼此断开连接，而不会明显损坏任一个部件。筒可以任何合适的方式连接到基础单元，如螺纹接合、卡扣配合接合、过盈配合接合、磁性接合或类似方式。

如果系统包括单独的汽化单元(例如，包含加热元件的单独单元)和囊，则囊可以包括相对于远端部分开口定位的阀，以在囊未连接到汽化单元时防止气溶胶形成基质离开贮存器。所述阀可为可致动的以使得将囊连接到蒸发单元的动作造成阀打开，且从蒸发单元断开囊的动作造成阀关闭。可以使用任何合适的阀。

液体供应系统包括壳体，其可以是刚性的壳体。当在本文中使用时“刚性的壳体”表示自承的壳体。壳体可以由任何合适材料或材料组合形成，例如聚合物材料、金属材料或玻璃。优选的是，液体存储部分的壳体可以由热塑性材料形成。可以使用任何合适的热塑性材料。在优选实例中，限定穿过壳体的形成气溶胶流路径的至少一部分的通路。

液体存储单元包括在高保持材料中的气溶胶形成基质，构造为将气溶胶形成基质递送到加热元件的传输材料，以及在高保持材料与传输材料之间的屏障层或涂层。屏障层可具有可逆的屏障质量。即是说，屏障层可在阈值温度以上可逆地变成可渗透的。“高保持材料”是能够吸收和/或存储液体(例如，水性液体)的材料，并且能够将液体(例如，通过毛细作用)传送到传输材料。“传输材料”是例如通过毛细作用将液体从材料的一端有效地传送到另一端的材料，如芯。术语“屏障”是指使层不可渗透液体或防止液体转移的属性。术语“防止”在本文中具有至少部分停止或抑制的含义，并且包括完全停止或抑制。术语“可逆”屏障意味着屏障质量(例如，水性液体的渗透性)可能会取决于环境条件(例如，温度)失去和恢复。

高保持材料可以具有纤维或海绵结构。优选地，高保持材料包括纤维网、纤维垫或纤维束。纤维可大体上对齐以在对齐方向上传送液体。备选地，高保持材料可以包括海绵状或泡沫状材料。高保持材料可以包括任何合适的材料或材料组合。适合材料的实例是海绵或泡沫材料、呈纤维或烧结粉末形式的陶瓷或石墨类材料、或例如由纺成或压纺纤维、陶瓷或玻璃制成的纤维材料。

当筒与气溶胶生成装置的基础单元联接时，至少一部分传输材料位于足够靠近加热元件，使得可以由加热元件来加热由传输材料承载的液体气溶胶形成基质来产生气溶胶。传输材料优选地与加热元件接触。备选地，在传输材料与流体可渗透加热元件之间可以存在中间层，其中中间层辅助提供传输材料与加热元件之间的流体连通。在筒不包括传输材料的另一备选实施例中，加热元件可以直接或通过高保持材料加热屏障层。

可以采用任何合适的加热元件。优选地，加热元件包括流体可渗透加热元件。流体可渗透加热元件可以是基本扁平的，且可由导电丝制成。导电丝可基本位于单一平面中。备选地，基本上平坦的加热元件可沿一个或多个维度弯曲，从而例如形成圆锥形状、圆顶形状、弧形形状或桥形状。

备选地，流体可渗透加热元件可形成中空管状或圆柱形形状。中空管状或圆柱形形状可由导电丝制成。中空管状或圆柱形形状可以通过任何合适的方法形成，例如，如卷起包括导电丝的基本上平坦的加热元件。导电丝可形成中空管状或圆柱形形状的侧表面。中空管状或圆柱形加热器的横截面可以是圆形、椭圆形或多边形。

加热元件可以是内部加热元件(在筒内部)或外部加热元件(气溶胶生成装置的部分和筒的外部)。加热元件可邻近屏障层、邻近传输材料、邻近高保持材料或邻近液体存储部分或其组合而布置。如果加热元件是外部加热元件，则筒的部件可以布置成容纳外部加热元件，使得当筒安装在气溶胶生成装置中时，期望的部件邻近加热元件。

加热元件可以包括电阻丝。术语“丝”指代布置于两个电触点之间的电路径。丝可以具有圆形、正方形、扁平或任何其它形式的横截面，并且可具有10μm到100μm之间的直径。丝可以以直线或弯曲的方式布置，并且可以分支、发散和会聚。一个或多个电阻丝可形成线圈、网格、阵列、织物等。将电流施加到加热元件归因于元件的电阻性本质而引起加热。在一些优选实施例中，加热元件形成以基本上平坦的形状布置的网格、阵列或织物。

优选地，加热元件是流体可渗透的。这可以通过布置导电丝实现，使得在丝之间形成介于10μm与100μm之间的空隙。丝可以引起空隙中的毛细作用，使得在使用中，待蒸发的液体抽吸到空隙中，从而增加加热元件与液体之间的接触面积。导电丝可形成网格尺寸在160到600目US(+/-10％)之间(即，每厘米63与236条丝(+/-10％)之间(即，每英寸160与600条丝之间(+/-10％))的网格。流体可渗透加热元件的面积可以较小，例如小于或等于50mm²。

网格可以使用不同类型的编织或格子结构或平行丝的阵列来形成。丝可单独地形成并一起编织以形成网格，或者可以通过蚀刻片材如箔片来形成丝。

加热元件的丝可由具有合适的电性质的任何材料形成。合适的材料包括但不限于：诸如掺杂陶瓷的半导体、导电陶瓷(例如，如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金、由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料，以及它们的组合。优选地，丝由线材制成。更优选地，线材由金属制成，最优选地由不锈钢制成。

本公开的系统包括具有高保持材料的筒以保持液体气溶胶形成基质。在一些实例中，高保持材料布置成在使用期间将液体气溶胶形成基质传送到传输材料。在一些实例中，筒不包括传输材料，并且高保持材料布置成将液体气溶胶形成基质直接传送到加热元件或气流通路。

高保持材料可以包括具有纤维或多孔结构的毛细管材料，其形成多个小孔隙或微通道。液体气溶胶形成基质可通过毛细作用通过毛细管材料输送。高保持材料可以包括多条纤维、线或形成毛细管束的其它细孔隙管。纤维或线可以大体上对准以朝传输材料传送液体气溶胶形成基质。备选地，保持材料可以包括海绵状或泡沫状材料。保持材料可以包括任何合适的材料或材料组合。合适的材料的实例包括海绵或泡沫材料、呈纤维或烧结粉末形式的陶瓷或石墨基材料、泡沫金属或塑料材料、纤维材料(例如，纺成或挤出纤维，如醋酸纤维素、聚酯、粘结聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯纤维、尼龙纤维、陶瓷纤维)及它们的组合。在一个示例性实施例中，保持材料包括高密度聚乙烯(HDPE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。与传输材料相比，高保持材料可具有优异的芯吸性能，使得其每单位体积比传输材料保持更多的液体。此外，传输材料的热分解温度可以高于高保持材料。

筒还可以包括布置成将气溶胶形成基质递送到加热元件的传输材料。传输材料可以呈盘形状。这样的盘可以通过冲压出一片材料来方便地制造。然而，可以使用任何其它合适的形状，如方形、矩形、椭圆形、卵形或者另一个弯曲或多边形或不规则形状。传输材料的厚度可以小于传输材料的长度或宽度或直径。可以使用长度或宽度或直径与厚度的任何合适的纵横比。传输材料的长度或宽度或直径与传输材料的厚度的纵横比可大于3：1。

备选地，传输材料可以是根据中空管状或圆柱形加热元件的中空管或圆柱体的形状。中空管状或圆柱形传输材料可以通过任何合适的方法形成，例如，如卷起一片材料。传输材料的管或圆柱体的内径可以大于中空管状或圆柱形加热器的外径。

传输材料可以具有面向高保持材料的第一表面和面向加热元件的相对的第二表面。在优选的实施例中，传输材料的第二表面与加热器接触。如果加热器具有平面表面，则第二表面可以是平面的，并且可以与加热器的平面表面接触。如果加热器具有轮廓表面，第二表面可以具有遵循加热器的轮廓表面的轮廓，并且与加热器的轮廓表面接触。例如，如果加热器具有凸圆顶形表面，则传输材料的第二表面可以遵循圆顶形状。这种形状可以添加到传输材料中，或者可以是制造传输材料的副产物。第一表面和第二表面分别对应于中空圆柱形传输材料的外表面和内表面。加热元件(无论是在包含传输材料的筒中，还是在构造成接收包含传输材料的囊的装置中)由于一些制造过程而可能还具有残留的弓形形状，且因此传输材料的表面可贴合加热元件的形状。

传输材料还可以包括毛细管材料。毛细管材料是通过毛细作用将液体输送通过该材料的材料。传输材料可以具有纤维或多孔结构。传输材料优选地包括毛细管束。例如，传输材料可以包括多条纤维或线或其它细孔隙管。传输材料被构造成主要在正交或垂直于传输材料的厚度方向的方向上传输液体。传输材料可以优选地包括细长纤维，使得毛细作用发生在纤维之间的小空间或微通道中。

传输材料可以由具有至少160℃或更高，如大约250℃或更高的热分解温度的耐热材料制成。传输材料可包括棉或经处理的棉(如乙酰化棉)的纤维或线。也可以使用其它合适的材料，例如，如基于陶瓷或石墨的纤维材料或由纺丝、拉伸或挤出纤维制成的材料，如玻璃纤维、醋酸纤维素，或任何合适的耐热聚合物。传输材料的纤维各自的厚度可以在10μm到40μm之间，并且更具体地在15μm到30μm之间。传输材料可以具有任何合适的毛细现象和孔隙度，以便与具有不同物理特性的液体一起使用。传输材料可以通过毛细作用传输液体气溶胶形成基质。液体气溶胶形成基质具有这些物理特性，包括粘度、表面张力、密度、热导率、沸点、蒸气压力等，这些物理特性定制成便于通过毛细作用将液体气溶胶形成基质传输通过传输材料。

根据本公开的方面，筒包括液体流动通道中的屏障层。根据本公开的方面，筒包括液体气溶胶形成基质和气流通路之间的屏障层。

术语“层”在此用于指屏障，其是不同层、膜或涂层，其可以施加到高保持材料、传输材料或者两者或者可以堆叠在两种材料之间。

屏障层在阈值温度以下可为水性液体不可渗透的或基本上不可渗透的，并且在阈值温度处或以上时变为可逆地渗透液体。在一些实施例中，屏障层在阈值温度以下是疏水的。屏障层可以以温度依赖的方式可逆地渗透液体(例如，变成亲水性或产生孔隙)。例如，屏障层的材料可以选择成使得屏障层预定阈值温度处或以上变得液体(例如，水性液体)可渗透。屏障层在阈值温度以下可为不可渗透的，而在阈值温度以上可为可渗透的。在一些实施例中，屏障层包括在阈值温度以下关闭且在阈值温度以上打开的闸门或孔隙。根据一个实施例，屏障层可以在阈值温度处或以上呈现为可渗透，且如果层的温度降到低于阈值温度，则可以再次呈现不可渗透。

屏障层的渗透性可通过评估液体气溶胶形成基质(例如，电子烟液)穿过屏障的渗透来确定。在环境温度(0℃至50℃)以及在25％和90％之间的相对湿度下，将两毫升液体气溶胶形成基质(基于VG/PG的不同比率，以及基于纯PG和基于纯VG)放置在膜的顶表面上。监测顶表面上剩余的液体量。如果在膜的顶表面上的液体量的减少率是1周内在1wt％内，则该膜将被认为是不可渗透的。

预先确定的阈值温度可以选择为使得当加热元件开始在系统的激活时加热传输材料和屏障层，屏障层变得可渗透，允许液体从高保持材料或液体存储部分传递。例如，在一些实施例中，加热元件加热至约200℃的温度，并且热传导到屏障层(例如，通过传导进入传输材料并通过传输材料)。加热元件可将传输材料加热至约200℃的温度或至少150℃、至少175℃或至少200℃的温度。加热元件可将传输材料加热至高达175℃、高达200℃、高达210℃、高达220℃或高达240℃的温度。加热元件可将屏障层(直接地或间接地)加热到或高于预定阈值温度。预定阈值温度可以是60℃或更高、70℃或更高、80℃或更高、90℃或更高、或100℃或更高。预先确定的阈值温度可以是200℃或更低、180℃或更低、150℃或更低、130℃或更低、120℃或更低、105℃或更低、或100℃或更低。预定的阈值温度可以受屏障层的材料、构造、大小和其它质量的选择影响。

优选地，阻隔层由无毒材料制成，产生无毒降解产物，或由无毒材料制成并产生无毒降解产物。经批准用于医疗应用或食品包装的材料是优选的。例如，美国联邦药品管理局(“FDA”)批准用于医疗应用(例如，用于药物递送、缝合、粘连屏障等)，用于食品包装，或用于医疗应用和食品包装的材料被认为适用于屏障层。

可以选择屏障层的材料以具有期望的可逆屏障质量。例如，屏障层可以包括在形成屏障层期间或之后形成闸门的材料。可以通过各种机制以温度依赖的方式打开和关闭闸门，包括膨胀、收缩、链折叠等。例如，闸门可由温度反应性材料形成，温度反应性材料包括在阈值温度以下表现出膨胀而在阈值温度以上表现出收缩的共价交联可逆聚合物(例如，交联的水凝胶)。屏障层中的孔隙或闸门可具有约0.01μm至约0.1μm、或至少0.01μm、至少0.02μm、或至少0.05μm、或者至多0.2μm、至多0.5μm、或至多1μm的大小(例如，直径)。

用于屏障层的一组合适的材料包括由于温度的变化而表现出聚合物-聚合物或溶剂-聚合物(例如，水-聚合物)相互作用的变化的共价交联可逆聚合物。这样的材料的闸门可通过将功能性接枝聚合物或嵌段共聚物或微球与膜形成材料共混来制造。表现出反向U-形相转移曲线和在合适的阈值温度范围内的上限临界溶液温度(“UCST”)的聚合物体系被认为适合用于屏障层中。可通过官能团(例如，氨基基团)的选择或数量和/或聚合物链的化学结构来调节UCST和因此阈值温度。合适的聚合物体系的实例包括具有氨基基团的(烯丙基脲-烯丙基胺)共聚物(PAU-Am)(例如，PAU和叠氮基苯基-PAU或“AP-PAU”)和聚(丙烯酸五氟苯酯)。这些可逆聚合物的阈值温度可在40℃或更高、50℃或更高、或60℃或更高；或者100℃或更低、90℃或更低、80℃或更低、70℃或更低、或65℃或更低的范围内。

用于屏障层的另一组合适的闸门形成材料包括吸附或表面接枝的链。取决于温度，表面接枝的链可以是亲水性的或疏水性的。在这样的屏障层中，通过向屏障层膜上的活性位点上接枝功能性单体(“接枝自”)或功能性聚合物或微球(“接枝到”)使得接枝部分构成孔隙中的线形聚合物或交联聚合物而在膜上形成闸门。单体可通过化学、辐射、自由基、UV-诱导或等离子体诱导的接枝进行接枝。聚合物和/或微球可以化学方式键合(例如，共价键合)到所述层。用于屏障层的合适的膜形成材料包括聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚(醚砜)(PES)、中空纤维膜和聚苯乙烯-b-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-b-P4VP)二嵌段共聚物膜。合适的吸附或表面接枝的链材料(例如，闸门形成材料)包括聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm；阈值温度在30-35℃的范围内)；聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOx；阈值温度为约60℃)；聚(2-乙基-2-噁嗪)(PEOZI；阈值温度为约56℃)；PEO-b-PPO嵌段共聚物(阈值温度为约80℃)；和天然温敏聚合物(经FDA批准用于生物医学应用)如羟丙基甲基纤维素(HPMC；阈值温度为约69℃)。使用上述膜形成和闸门形成材料制备的屏障层的阈值温度可在40℃或更高、50℃或更高、或60℃或更高；或者100℃或更低、90℃或更低、80℃或更低、70℃或更低、或65℃或更低的范围内。可通过改变亲水性单体的量和类型来修改阈值温度(例如，通过减少量来提高阈值温度)。例如，在使NIPAAm(N-异丙基丙烯酰胺)与亲水性单体如丙烯酰胺共聚时，当向聚合物中引入18％的丙烯酰胺时，阈值温度将提高至约45℃，而当向聚合物中添加40％的疏水性N-叔丁基丙烯酰胺(N-tBAAm)时，阈值温度将降低至约10℃。

在一个实施例中，屏障由经改性的膜制成，其中所述膜包括聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚(醚砜)(PES)、中空纤维膜和聚苯乙烯-b-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-b-P4VP)二嵌段共聚物膜。在一个实施例中，用温度反应性材料改性膜。温度反应性材料可包括线形聚合物链、交联的水凝胶网络、微球或它们的组合。温度反应性材料可包括共价交联的可逆聚合物，其包含(烯丙基脲-烯丙基胺)共聚物(PAU-Am)、聚(丙烯酸五氯苯酯)或其组合。温度反应性材料可包括聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOx)、聚(2-乙基-2-噁嗪)(PEOZI)、PEO-b-PPO嵌段共聚物、羟丙基甲基纤维素(HPMC)或它们的组合。

材料的组合可以用来定制适合给定装置的阈值温度。

可以改变以达到期望的阈值温度的阻挡层材料的其它方面包括单体结构和选择、分子量、聚合物的结晶度、阻挡层的厚度等。也可以使用这些相同的质量调整屏障层的渗透率变化。例如，可能期望在达到阈值温度时，屏障层在小于2S、小于1S、或小于0.5S的情况下变得可渗透。可能期望屏障层在达到阈值温度时尽可能快地变得可渗透，并且没有期望的最小时间。然而，实际上，屏障层可在10ms或更长，50ms或更长或100ms或更长的时间内变得可渗透。在一些实施例中，屏障层在至少10ms，至少50ms或至少100ms，并且在最多0.5s，最多1s，最多2s或最多4s内变为可渗透的。

屏障层的厚度可以为约10μm或更大、约20μm或更大、约50μm或更大、或大约100μm或更大。屏障层的厚度可以为约1000μm或更小、约800μm或更小、约500μm或更小、或约300μm或更小。

在一些优选实施例中，包含高保持材料中的液体气溶胶形成基质、传输材料和分离高保持材料和传输材料的屏障层的筒的保质期为4个月或更长；5个月或更长；6个月或更长；7个月或更长；或8个月或更长。筒的保质期可能长达24个月、长达18个月，或长达12个月。术语“保质期”在此用于指在其中产品(例如，液体气溶胶形成基质和/或屏障层)不显著降解、变为不可用或对消费者不可接受(例如，不泄漏)的时间段。

本公开的筒可预先加载到气溶胶生成装置中，或者可以由用户插入到装置中。当筒设置在气溶胶生成装置中时，传输材料与加热元件可操作地联接，使得传输材料可以由加热元件加热。传输材料的加热也加热屏障层，并使屏障层可渗透液体(例如，水性液体)。在筒不包括传输材料的实施例中，加热元件可以直接加热屏障层。一旦屏障层变为可渗透液体，来自高保持材料的液体气溶胶形成基质可以递送(例如，通过毛细作用)进入传输材料并且由加热元件加热。屏障层的冷却可使屏障层再次不可渗透液体(例如，水性液体)。

一个或多个空气入口可形成在筒或基础单元的壳体中以允许空气抽吸到筒中，以夹带由对气溶胶形成基质的加热产生的气溶胶。含气溶胶的流可然后通过筒中的通路或筒引导到装置的口端。

基础单元包括壳体和壳体中设置的电源。基础单元还可包括设置在壳体中且电联接到电源的电子电路。基础单元可包括在壳体外部、经由壳体暴露或由壳体有效地形成的触点，使得当基础单元与筒连接时，部件的触点与筒的触点电联接。所述部件的触点电联接到电子电路和电源。因此，当部件连接到筒时，加热元件电联接到电源和电路。

优选地，电子电路被配置成控制由加热基质产生的气溶胶到用户的递送。控制电子电路可以任何合适的形式提供，且可以例如包含控制器或存储器和控制器。控制器可包含以下中的一个或多个：专用集成电路(ASIC)状态机、数字信号处理器、门阵列、微处理器或同等的离散或集成逻辑电路。控制电子电路可以包含存储器，所述存储器含有致使所述电路的一个或多个组件实行控制电路的功能或方面的指令。归于本公开中的控制电路的功能可实施为软件、固件和硬件中的一个或多个。

电子电路可被配置成监测加热器元件或加热器加热元件的一个或多个丝的电阻，且被配置成取决于加热元件或所述一个或多个丝的电阻控制到加热元件的电力供应。电子电路可包括微处理器，微处理器可以是可编程微处理器。电子电路可配置成调节电力供应。电力可以以电流脉冲的形式供应给加热器组件。

包含电源的部件可以包含用以激活系统的开关。例如，所述部件可包含按钮，可按压所述按钮以激活或任选地停用所述系统。备选地，系统可以包括传感器，传感器构造成当传感器感测到用户通过烟嘴吸入空气引起的气流时激活系统。

电源通常是电池，但可包括另一形式的电荷存储装置，如电容器。电源可以是可再充电的。

基础单元的壳体优选的是刚性壳体。可以使用任何合适材料或材料组合来形成所述刚性壳体。合适材料的实例包含金属、合金、塑料或含有一种或多种所述材料的复合材料，或适用于食物或医药应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯和聚乙烯。

本发明的气溶胶生成系统可以包含可设置在至少液体供应系统上方的罩。例如，罩包括构造成接收筒的远端开口。罩还可以在系统包括单独蒸发单元的情况下在蒸发单元的至少一部分上方延伸，且还可在基础单元的至少一部分上方延伸。罩可以相对于至少筒可释放地固定在一定位置。罩可以任何合适的方式连接到筒或基础单元，如螺纹接合、卡扣配合接合、过盈配合接合、磁性接合或类似方式。

筒的罩或壳体可形成限定气溶胶生成系统的口端的烟嘴。优选地，烟嘴大体上为圆柱形且朝向口端向内渐缩。烟嘴限定口端开口，以允许由气溶胶形成基质的加热产生的气溶胶离开该装置。

术语“远端”、“上游”、“近端”和“下游”用以描述气溶胶生成系统的部件或部件的各部分的相对位置。根据本发明的气溶胶生成系统可以具有近端和相对的远端，其中在使用中，气溶胶离开系统近端以递送给用户。气溶胶生成制品的近端还可被称作口端。在使用中，用户在气溶胶生成系统的近端上抽吸，以便吸入由气溶胶生成系统生成的气溶胶。术语上游和下游是相对于当用户在近端上抽吸时通过气溶胶生成系统的气溶胶移动的方向。罩或壳体与筒协作以在它们之间形成一个或多个通道，空气可通过该通道流动。

罩包括优选为刚性的细长壳体。壳体可以包括任何合适的材料或材料组合。合适的材料的实例包括金属、合金、塑料或含有那些材料中的一种或多种的复合材料，或适用于食物或药物应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。

根据本发明的气溶胶生成系统在所有部件经连接时可具有任何合适的大小。例如，所述系统可以具有从约50mm到约200mm的长度。优选的是，所述系统具有约100mm到约190mm的长度。更优选的是，所述系统具有约140mm到约170mm的长度。

本文中用到的所有科学和技术术语均具有本领域中常用的含义，另有另外指出。本文提供的定义是为了便于理解本文频繁使用的某些术语。

如本文中所使用，除非内容另外明确指示，否则单数形式“一个/种”和“该/所述”涵盖具有复数指代物的实施例。

如本文中所使用，一般采用“或”来表示所列要素中的一个或全部或者所列要素中的任何两个或两个以上的组合。

如本文所用，“具有”、“包括”、“包含”等以其开放的意义使用，并通常指“包括但不限于”。应理解，“基本由……组成”、“由……组成”等归入“包括”等中。

单词“优选的”和“优选地”指在某些环境下可提供某些益处的本发明的实施例。然而，其它实施方案在相同或其它情况下也可以是优选的。此外，一个或多个优选实施方案的叙述不暗示其它实施方案是无用的，并且不预期从包括权利要求的公开内容的范围内排除其它实施方案。

如本文使用的术语“基本上”与“显著地”具有相同含义，并且可理解为修饰至少约90％、至少约95％或至少约98％之前的术语。本文使用的术语“非基本上”与“不显著地”具有相同含义，并且可理解为具有与“基本上”相反的含义，即，修饰不超过10％、不超过5％或不超过2％之前的术语。

附图说明

现在将参考附图，附图描绘本公开中所描述的一个或多个方面。然而，应当理解附图中未描绘的其它方面落入本公开内容的范围和精神内。图中所用的相似编号指代相似部件、步骤等。然而，应理解，编号在给定图中用于指代一部件的使用并不意图对另一图中标注有相同编号的部件进行限制。另外，使用不同编号在不同图中指代部件不旨在指示不同编号的部件不能与其它编号的部件相同或类似。

图1是气溶胶生成系统的实例的示意图。

图2是根据实施例的液体供应系统的示意图。

图3是气溶胶生成系统的另一个实例的示意图。

图4是根据实施例的液体供应系统的一部分的示意图。

示意图不一定按比例描绘，并出于说明性而非限制性的目的而呈现。

具体实施方式

现在参考图1，气溶胶生成系统1包括两个主要部件：筒100和基础单元300。筒100从口端101延伸到连接端115。筒100可移除地连接到基础单元300的对应连接端315。基础单元300包含壳体305，其中设置了电池310、控制电路320和任何相关联的电子电路(例如，延伸穿过壳体的电导体和触点)。气溶胶生成系统1可以是便携式的，并且可以具有与诸如雪茄或香烟的常规吸烟制品相当的尺寸。

筒100包括壳体105，壳体容纳加热器组件120，以及具有连接到第二部分135的第一部分130的液体存储隔室103。液体气溶胶形成基质131保持在液体存储隔室中。液体存储隔室103的第一部分130与液体存储隔室103的第二部分135流体连通，使得第一部分130中的液体可以传递到第二部分135(见图2)。第二部分135包括高保持材料136、屏障层125和传输材料124。加热器组件120经由传输材料124接触第二部分135。在所示实施例中，加热器组件120包括流体可渗透加热元件。

气流通路140、145从形成在壳体105的一侧中的空气入口150经过加热器组件120延伸穿过筒100，并从加热器组件120延伸到形成在壳体105的口端101处的烟嘴开口110。烟嘴布置在筒100的与连接端115相对的口端101处。

在所示的示例性实施例中，筒100的部件布置成使得液体存储隔室103的第一部分130设置在加热器组件120和口端101之间，并且液体存储隔室103的第二部分135定位在加热器组件120的相对侧，邻近连接端115。换句话说，加热器组件120设置液体存储隔室103的两个部分130、135之间，并且布置成在屏障层125变为可渗透之后从第二部分135接收液体。气流通路140、145经过加热器组件120并在液体存储隔室103的第一部分130与第二部分135之间延伸。

该系统配置成使得用户可在筒的烟嘴开口110上进行抽吸或吸入，以从装置吸入气溶胶。当激活系统1时，控制电路320控制电池310到筒100的电力供应。控制电路320可以包括气流传感器(未示出)，当通过气流传感器检测到用户在筒100上抽吸时，气流传感器可以向加热器组件120供电。备选地，系统1可以通过按下按钮来激活。当系统1被激活时，加热器组件120被激活，因此加热传输材料124和屏障层125。一旦屏障层125达到其预定阈值温度，屏障层125变为可渗透液体(例如，屏障层中的闸门打开)，从而允许液体气溶胶形成基质131从高保持材料136传递到传输材料124上。加热器组件120加热液体气溶胶形成基质131，并产生夹带在穿过气流通路140的气流中的蒸气。蒸气在通路145中的气流内冷却以形成气溶胶，该气溶胶接着通过烟嘴开口110吸入到用户的口中。

图2是根据实施例的示例性筒100的示意性截面。筒100具有从口端101延伸到口端101相对的连接端115的外部壳体105。外部壳体105包括限定烟嘴开口110的烟嘴102。保持液体气溶胶形成基质131的液体存储隔室103设置在壳体105内。液体存储隔室103具有第一部分130和第二部分135。液体存储隔室103可进一步由上存储隔室壳体137、加热器安装件134和端盖138限定。包括流体可渗透加热元件122的加热器组件120保持在加热器安装件134中。由屏障层125分开的保持材料136和传输材料124设在液体存储隔室103的第二部分135中，使得传输材料124抵靠加热器组件120。保持材料136布置成在屏障层125加热到其阈值温度时将液体传送到传输材料124。

液体存储隔室103的第一部分130中的液体可通过加热器组件120的任一侧上的液体通道133行进到液体存储隔室103的第二部分135。在此实例中示出了两个通道以提供对称结构，但是仅一个通道是必需的。通道133是限定在上部存储隔室壳体137与加热器安装件134之间的封闭液体流动路径。

流体可渗透加热元件122大体上是平面的，并且邻近传输材料124布置在传输材料124与气流通路140之间。传输材料124的第一表面面向屏障层125，并且与第一表面相对的第二表面与流体可渗透加热元件122接触。一旦屏障层125达到其阈值温度并且变得可渗透液体(例如，屏障层中的闸门打开)，则传输材料124的第一表面可以与高保持材料136流体连通。

流体可渗透加热元件122可形成气流通路140的底壁。加热器安装件134和上部存储隔室壳体137的表面分别可以形成气流通路140的侧壁和顶壁。气流通路145的竖直部分(未示出)朝烟嘴开口110延伸穿过液体存储隔室的第一部分130。

图2的布置仅是气溶胶生成系统的筒的一个非限制性实例。其它布置是可能的。例如，流体可渗透加热元件、传输材料和保持材料可以不同顺序排列，而不偏离本发明的方面。

图3示出气溶胶生成系统2的备选布置，其包括管状或圆柱形加热器组件220和液体存储隔室203。类似于图1所示的系统，气溶胶生成系统2包括两个主要部件、筒200和基础单元300。筒200从口端201延伸到连接端215。筒200可移除地连接到基础单元300的对应连接端315。基础单元300如图1所示。气溶胶生成系统2可以是便携式的，并且可以具有与诸如雪茄或香烟的常规吸烟制品相当的尺寸。

筒200包括包含加热器组件220和液体存储隔室203的壳体205。加热器组件220包括流体可渗透加热元件222。在图3所示实例中，加热元件222和液体存储隔室203为圆柱形和同轴的，使得液体存储隔室203至少部分地包围加热元件222。液体气溶胶形成基质131保持在液体存储隔室203中。

筒200进一步包括高保持材料236、屏障层225和传输材料224。在示出的实例中，高保持材料236邻近液体存储隔室203布置，并且屏障层225邻近高保持材料236布置，并且在高保持材料236和传输材料224之间。所示的每个元件都可以是圆柱形或管状的。每个元件都可以彼此同轴。

一旦屏障层225制作成可渗透，则加热元件222布置成经由传输材料224从液体存储隔室203和高保持材料236接收液体。

筒可以备选地制备成没有液体存储隔室203，在这种情况下，液体气溶胶形成基质131可以存储在高保持材料236中。在不包括液体存储隔室203的实施例中，液体气溶胶形成基质131的量和因此可得自装置的抽吸次数可能小于包括液体存储隔室203的装置。

筒也可以备选地制备成没有传输材料224，在这种情况下，屏障层225可以邻近或紧邻(例如，接触)加热元件222布置。

在一些实施例中，筒制备成没有液体存储隔室203和传输材料224。

加热元件222在其中心形成腔，以促进气流。气流通道240、245从形成在壳体205的一侧上的空气入口250延伸穿过筒200，穿过加热元件222的中心腔，并延伸到形成在壳体205的口端201处的烟嘴开口210。烟嘴可布置在筒200的与连接端215相对的口端201处。

系统2配置成以与图1和图2的系统1的解释类似的方式使用。

图4为根据本发明的方面的液体存储单元30的示意图。液体存储单元30可以容纳在例如筒100、200内，其可与气溶胶生成系统1、2的基础单元300联接，如图1和图3中示出的那些。

如图4所示，液体供应系统30包括包含液体气溶胶形成基质131的高保持材料136，以及布置成与气溶胶生成系统1的加热器组件120接触的传输材料124。高保持材料136至少一侧上覆有屏障层125，屏障层在阈值温度以下不透过液体气溶胶形成基质131，并且防止液体气溶胶形成基质131到达传输材料124(步骤a)。然而，当热施加于屏障层125时(步骤b)，将其温度带入预定的阈值温度(例如，到60℃或更高的温度)，屏障层125的结构变化，导致层中的闸门打开并允许液体从高保持材料136传递到传输材料124(步骤c)。

在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本发明的各种修改和变化对于所属领域的技术人员来说将是显而易见的。尽管已经结合特定优选实施方案来描述本发明，但应理解，如所要求的本发明不应不恰当地限于此类特定实施方案。实际上，机械技术、电气技术以及气溶胶生成制品制造或有关领域的技术人员显而易见的用于实施本发明的所描述模式的各种修改旨在属于所附权利要求书的范围内。

Claims (14)

1.一种用于与气溶胶生成装置一起使用的液体供应系统，所述液体供应系统包括：

液体保持材料；

从所述液体保持材料延伸的液体流动通道；以及

设置在所述液体流动通道中的屏障，所述屏障具有60℃与120℃之间的阈值温度，其中所述屏障在所述屏障的阈值温度以下不可渗透液体，并且所述屏障在所述阈值温度以上变为可逆地可渗透液体。

2.根据权利要求1所述的液体供应系统，其中所述屏障包括具有70℃与120℃之间的阈值温度的材料。

3.根据前述权利要求中任一项所述的液体供应系统，所述液体供应系统进一步包括：设置在所述液体保持材料的下游侧上的液体传输材料。

4.根据权利要求3所述的液体供应系统，其中所述屏障设置在所述液体传输材料的下游侧上，或者在所述液体传输材料与所述液体保持材料之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的液体供应系统，其中所述液体供应系统进一步包括：设置在所述液体保持材料的上游侧上的液体存储部。

6.根据权利要求5所述的液体供应系统，其中所述屏障设置在所述液体保持材料和所述液体存储部之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的液体供应系统，其中所述屏障包括设置在所述液体保持材料上、所述液体传输材料上或所述液体保持材料和所述液体传输材料两者上的沉积膜、涂层或堆叠层。

8.根据前述权利要求中任一项所述的液体供应系统，其中所述屏障包括聚合物层和分散在其中的温度反应性材料，其中所述温度反应性材料在所述阈值温度以上在所述聚合物层中形成孔隙。

9.根据权利要求8所述的液体供应系统，其中所述温度反应性材料包含线性聚合物链、交联的水凝胶网络、微球或它们的组合。

10.根据权利要求8或9所述的液体供应系统，其中所述温度反应性材料包含共价交联的可逆聚合物，所述共价交联的可逆聚合物包含(烯丙基脲-烯丙基胺)共聚物(PAU-Am)、聚(丙烯酸五氟苯酯)或它们的组合。

11.根据权利要求9所述的液体供应系统，其中所述温度反应性材料包含聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOx)、聚(2-乙基-2-噁嗪)(PEOZI)、PEO-b-PPO嵌段共聚物、羟丙基甲基纤维素(HPMC)或它们的组合。

12.一种用于与气溶胶生成装置一起使用的筒，所述筒包括：

壳体；

设置在所述壳体中的根据前述权利要求中任一项所述的液体供应系统；以及

所述液体保持材料中包含的一定量的液体气溶胶形成基质。

13.一种气溶胶生成系统，包括：

筒，所述筒包括设置在所述筒中的根据权利要求1-11中任一项所述的液体供应系统，以及设置在所述液体供应系统内的液体；以及

气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置构造成接收所述筒；将所述屏障加热到高于所述阈值温度的温度；并且加热从所述液体保持材料供应的至少一部分液体。

14.一种气溶胶生成系统，包括：

筒，所述筒包括设置在所述筒中的根据权利要求3或权利要求4所述的液体供应系统，以及设置在所述液体供应系统内的液体；以及

气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置构造成接收所述筒；将所述屏障加热到高于所述阈值温度的温度；并且将所述液体传输材料加热至约200℃或更高的温度，以一旦所述液体已转移到所述液体传输材料就将所述液体的至少一部分气溶胶化。

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